本發(fā)明屬于電解質(zhì)制備領域，具體涉及一種可用于電致變色的基于有機硅改性丙烯酸酯的超低收縮率的紫外固化全固態(tài)電解質(zhì)，及其這制備工藝和應用。

背景技術：

目前，電致變色器件在工作的過程中有著色和褪色兩種狀態(tài)，在褪色狀態(tài)下有著較高的透過率而與普通玻璃無異，當通過施加一定電壓后，器件會產(chǎn)生顏色的變化，其中對紅外線的反射，能達到節(jié)能的作用。其顏色加深用于汽車后視鏡上時，又有防眩目的功能。目前電致變色產(chǎn)品已在建筑、汽車玻璃、后視鏡、家電面板、太陽眼鏡上有了一定的應用。

電致變色器件能夠通過調(diào)節(jié)變色電壓的大小使器件產(chǎn)生透過率的變化，攔截一定的紅外、可見光，從而起到節(jié)能采光的作用。電解質(zhì)作為電致變色中十分重要的一個組分，對器件的性能有重要的影響。通常所用的電解質(zhì)分為液態(tài)、凝膠、固態(tài)電解質(zhì)三大類，其中固態(tài)電解質(zhì)有著穩(wěn)定性高、安全性能好、易封裝等優(yōu)點。但其與液態(tài)電解質(zhì)相比，也存在著導電性較低、固化過程中電解質(zhì)本身收縮使得電解質(zhì)與框膠之間存在間隙而影響器件美觀等不足，但由于其耐太陽輻射等優(yōu)良性能，使得其成為了工業(yè)化過程中的一種潮流。

在電致變色中所使用到的電解質(zhì)一般都是以液態(tài)電解質(zhì)為基礎，凝膠或者固態(tài)電解質(zhì)均是在液態(tài)電解質(zhì)的基礎上，通過加入一定的固化基體材料，使得液體被鎖定在基體中，從而產(chǎn)生凝膠化甚至固化的效果。液態(tài)電解質(zhì)組裝的電致變色器件，雖然存在著響應速度快等優(yōu)點，但由于液體的腐蝕性以及易泄露等不足，使得其很難在實際應用中廣泛使用。凝膠電解質(zhì)雖然在一定程度上解決了這方面的問題，但對產(chǎn)品安全性能要求日益增加的當今社會，還是存在著諸多問題。固態(tài)電解質(zhì)因其固化后擁有固體的性能，不會因為器件的破損而使電解質(zhì)溢出。固化后電解質(zhì)強力黏結(jié)的性質(zhì)，對兩片玻璃基片的器件結(jié)構(gòu)而言，起到夾膠安全玻璃的效果；對柔性器件如pet為基片的結(jié)構(gòu)而言，凝膠電解質(zhì)的黏結(jié)力不夠，無法滿足使用要求，因此全固態(tài)化是行業(yè)趨勢。

純丙烯酸酯固態(tài)電解質(zhì)固化前后收縮率較高，器件封裝后固化電解質(zhì)時，會引起內(nèi)部收縮而產(chǎn)生空腔，導致良品率低無法使用。而有機硅改性丙烯酸酯的具有超低收縮率，無這類問題存在。此外，有機硅改性丙烯酸酯因si-o鍵、si-c鍵比無改性的丙烯酸酯c-o鍵，c-c鍵更強的鍵能，因此有機硅改性丙烯酸酯類固態(tài)電解質(zhì)耐太陽輻射、對高低溫等嚴苛環(huán)境的穩(wěn)定性更強，成為了工業(yè)化過程中的一種趨勢。

紫外固化與熱固化相比，對固化過程能夠?qū)崿F(xiàn)精準控制，只需在需要固化的時候，用紫外線光源照射，就可以在幾秒的時間內(nèi)完全固化。專利uv8218225b2和cn101510038b中制備了一種熱固化的全固態(tài)電致變色器件，但這種方式在實用過程中，存在反應速度慢、能耗高、制備工藝復雜等諸多不足。

技術實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于解決器件加工過程中電解質(zhì)的粘度工藝可調(diào)問題以及耐候性和電解質(zhì)固化收縮的問題，從而提出一種能全部解決這些問題的電解質(zhì)來組裝器件。

為解決上述技術問題，本發(fā)明公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：15-35重量份的有機硅改性丙烯酸酯類預聚物、10-30重量份的活性稀釋劑、2-5重量份的光引發(fā)劑、0.1-1重量份的功能化助劑、25-75重量份的電解液。

優(yōu)選的，所述有機硅改性丙烯酸酯類預聚物為有機硅改性丙烯酸樹酯。

優(yōu)選的，所述有機硅改性丙烯酸酯由丙烯酸類衍生物與硅氧烷通過縮合反應制得。

優(yōu)選的，所述的丙烯酸類衍生物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丁基丙烯酸中的至少一種。

優(yōu)選的，所述的硅氧烷為含羥基的聚二甲基硅氧烷或八甲基環(huán)四硅氧烷。

優(yōu)選的，所述的電解液為含有0.1-2m鋰鹽的酯類有機溶劑或腈類有機溶劑。

優(yōu)選的，所述的酯類有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、四氫呋喃中的至少一種；所述的腈類有機溶劑包括乙腈、三甲氧基丙腈中的至少一種；所述的鋰鹽為高氯酸鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰中的至少一種。

優(yōu)選的，所述的活性稀釋劑為丙烯酸異冰片酯、3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸四氫呋喃酯、n-乙烯基吡咯烷酮等酯類或酮類物質(zhì)中的至少一種；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲?；姿嵋阴ブ械闹辽僖环N。

本發(fā)明還公開了一種制備任一項所述的電解質(zhì)的方法，所述方法步驟如下：

先配制電解液；然后取相應重量份的有機硅改性丙烯酸酯類預聚物、活性稀釋劑、功能化助劑混合并攪拌均勻；接著取相應重量份的光引發(fā)劑；最后將上述所有物料混合并攪拌均勻，得到電解質(zhì)層，最后進行紫外光照射處理。

本發(fā)明還公開了任一項所述的電解質(zhì)在電致變色器件加工領域中的應用。

本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明所制備的全固態(tài)電解質(zhì)具有耐太陽輻射、超低收縮率、透過性好及固化程度和時間可控等優(yōu)點，制備加工工藝簡單，由此所組裝的電致變色器件性能良好，在電致變色領域具有很好的應用前景。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中

圖1是實施例2所述的電解質(zhì)的電導率線形圖；

圖2是實施例3所述的電解質(zhì)的電導率線形圖；

圖3是實施例2所述的電解質(zhì)制得的電致變色器件的光譜圖；

圖4是實施例3所述的電解質(zhì)制得的電致變色器件的光譜圖。

具體實施方式

實施例1本實施公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：25重量份的有機硅改性丙烯酸酯類預聚物、20重量份的活性稀釋劑、3重量份的光引發(fā)劑、0.5重量份的功能化助劑、50重量份的電解液。

所述有機硅改性丙烯酸酯類預聚物為有機硅改性丙烯酸酯。

所述有機硅改性丙烯酸酯由丙烯酸衍生物與硅氧烷通過縮合反應制得。

所述的丙烯酸類衍生物包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丁基丙烯酸中的至少一種。

所述的硅氧烷為含羥基的聚二甲基硅氧烷或八甲基環(huán)四硅氧烷。

所述的電解液為含有1m鋰鹽的酯類有機溶劑或腈類有機溶劑。

所述的酯類有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、四氫呋喃中的至少一種；所述的腈類有機溶劑包括乙腈、三甲氧基丙腈中的至少一種；所述的鋰鹽為高氯酸鋰、三氟甲磺酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰中的至少一種。

所述的活性稀釋劑為丙烯酸異冰片酯、3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸四氫呋喃酯、n-乙烯基吡咯烷酮等酯類或酮類物質(zhì)中的至少一種；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、1-羥基-環(huán)己基-苯基甲酮、2-羥基-甲基苯基丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸乙酯中的至少一種。

實施例2本實施公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：15重量份的有機硅改性丙烯酸酯類預聚物、30重量份的活性稀釋劑、2重量份的光引發(fā)劑、1重量份的功能化助劑、25重量份的電解液。

優(yōu)選的，所述有機硅改性丙烯酸酯類預聚物為有機硅改性丙烯酸酯。

優(yōu)選的，所述有機硅改性丙烯酸酯由丙烯酸甲酯與聚二甲基硅氧烷通過縮合反應制得。

優(yōu)選的，所述的電解液為含有1m高氯酸鋰的γ-丁內(nèi)酯溶液。

優(yōu)選的，所述的活性稀釋劑為3，3，5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

該固態(tài)電解質(zhì)對玻璃的粘接性強，經(jīng)測試，玻璃對玻璃中間夾一層0.1mm的該固態(tài)電解質(zhì)層，經(jīng)完全固化后，其拉伸強度可達到9.3mpa，已經(jīng)可以媲美膠水的粘接性了。

兩片0.55mm厚度的透明玻璃中間充入0.1mm厚度的電解質(zhì)層，未加入電解質(zhì)時透過率為94％，加入電解質(zhì)并固化后透過率為91％。

將有機硅改性電解質(zhì)與聚氨酯改性電解質(zhì)同時放入q-sun氙燈試驗箱中進行加速老化，測試結(jié)果聚氨酯類電解質(zhì)老化1200h的效果與有機硅類電解質(zhì)2000h的效果相近，表明有機硅類電解質(zhì)比聚氨酯類電解質(zhì)的耐候性大為提高。

固態(tài)電解質(zhì)室溫電導率為2.31ms.cm^-1，隨著溫度的變化，電解質(zhì)的電導率在一定范圍內(nèi)呈線性變化，其變化曲線如圖1所示。

實施例3本實施公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)，所述電解質(zhì)包含：35重量份的有機硅改性丙烯酸酯類預聚物、15重量份的活性稀釋劑、5重量份的光引發(fā)劑、0.5重量份的功能化助劑、75重量份的電解液。

優(yōu)選的，所述有機硅改性丙烯酸酯類預聚物為有機硅改性丙烯酸酯。

優(yōu)選的，所述有機硅改性丙烯酸酯由丙烯酸乙酯與八甲基環(huán)四硅氧烷通過縮合反應制得。

優(yōu)選的，所述的電解液為含有2m三氟甲磺酸鋰的三甲氧基丙腈有機溶劑。

優(yōu)選的，所述的活性稀釋劑為乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯；所述的光引發(fā)劑為2,4,6-三甲基苯甲?；姿嵋阴?。

該固態(tài)電解質(zhì)對玻璃的粘接性強，經(jīng)測試，玻璃對玻璃中間夾一層0.1mm的該固態(tài)電解質(zhì)層，經(jīng)完全固化后，其拉伸強度可達到12.5mpa。

兩片0.55mm厚度的透明玻璃中間充入0.1mm厚度的電解質(zhì)層，未加入電解質(zhì)時透過率為94％，加入電解質(zhì)并固化后透過率為90％。

固態(tài)電解質(zhì)室溫電導率為2.15ms.cm^-1，隨著溫度的變化，電解質(zhì)的電導率在一定范圍內(nèi)呈線性變化，其變化曲線如圖2所示。

實施例4本實施例公開了一種全固態(tài)紫外固化電解質(zhì)的制備方法，步驟如下：

1、在透明非導電基底a上鍍一層透明導電層b，在此基礎上再在上面鍍一層電致變色層c，制成所需要的工作電極ⅰ；

2、在透明非導電基底a上鍍一層透明導電層b，在此基礎上再在上面鍍一層離子存儲層d，制成所需要的對電極ⅱ；

3、在丁內(nèi)酯溶劑中溶解濃度為1m的高氯酸鋰liclo4，攪拌均勻，配制成所需要的電解液e；

4、在將預聚物有機硅改性丙烯酸酸酯、活性稀釋劑丙烯酸異冰片酯、3,3,5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯以及功能性助劑按照20:8:1:6：0.1的比例混合并攪拌均勻，此混合物記為f；

5、將表面干燥和底部干燥的光引發(fā)劑按照3:5的比例混合并攪拌均勻，此混合物記為g；

6、將e、f、g按25:24:1的比例混合并攪拌均勻，組成器件中的電解質(zhì)層，此混合物記為h，經(jīng)紫外光照射，測得其固化收縮率為0.15％，遠低于一般膠黏劑的收縮率(2-15％)；

7、調(diào)節(jié)紫外光的光強，取少許h將之平鋪于ⅰ的工作面上，使得燈源對h的光照強度為15mw/cm²,在此基礎上，通過照射5s、10s至50s，實現(xiàn)電解質(zhì)固化10％、20％直至100％的固化(固化過程和時間可控)，在此過程中，隨著電解質(zhì)預固化程度的增加，電解質(zhì)的粘度從1000cpa.s的低粘度直至變成固態(tài)。在達到目標粘度后，在h周圍點一圈邊框膠避免其固化后與空氣或水分接觸，然后將d的工作面蓋在h上，形成一個類似三明治的結(jié)構(gòu)，再在紫外燈照射下使其完全固化，組成相應的電致變色器件。此方法使得其能適應任意需要的加工或封裝粘度。

使用實施例2和實施例3結(jié)合實施例4的方法制得的電致變色器件，各層的具體參數(shù)如表1：

表2

圖3和圖4分別是器件1和2的色譜圖，其中：圖3中的曲線中，上方透過率高的曲線是褪色的，下方透過率低的曲線是著色的。圖4中的曲線中，上方透過率高的曲線是褪色的，下方透過率低的曲線是著色的。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。